American Journal of Clinical Nutrition, Vol. 76, No. 4, 703-716, October 2002

Витамин E: современные данные и будущие исследования

Regina Brigelius-Flohe, Frank J Kelly, Jukka T Salonen, Jiri Neuzil, Jean-Marc Zingg and Angelo Azzi
From the German Institute of Human Nutrition, Potsdam-Rehbrucke, Germany; the School of Health & Life Sciences, King's College London; the Research Institute of Public Health, University of Kuopio, Finland; the Division of Pathology II, Faculty of H ealth Sciences, University Hospital, Linkoping, Sweden; and the Institute of Biochemistry and Molecular Biology, University of Bern, Switzerland

Реферат

Витамин E - необходимый нутриент для воспроизводства для самок крыс. У человека, дефицит витамина E проризводит прежде всего неврологическую дисфункцию, но основные молекулярные механизмы этого эффекта неясны. Из-за своих антиоксидантных свойств, витамин E, как полагают, предотвращает болезни, связанные с окислительным стрессом, в том числе сердечно-сосудистую болезнь, рак, хроническое воспаление и неврологические нарушения. Однако, недавние клинические исследования, предпринятые, чтобы доказать эту гипотезу, не смогли получить окончательных разультатов. В связи с этим, группа европейских ученых встретилась, чтобы проанализировать современные знания о функции и метаболизме витамина E. Краткий обзор этого обсуждения представлен в настоящей статье, которая включает рассмотрение механизмов абсорбции, распределения и метаболизма различных форм витамина E, включая альфа-токоферол транспотный протеин и альфа-токоферол-ассоциированный протеин, механизм деградации токоферола и его предполагаемого взаимодействия с метаболизмом; полноценность метаболитов токоферола как биомаркеров; и новые механизмы антиатеросклеротического и антиканцерогенного действия витамина E, которые включают модуляцию передачи клеточных сигналов, регулирование транскрипции и индукцию апоптоза. Клинические исследования были проанализированы по подбору пациентов, стадии болезни, способу применения, дозировки и химической формы витамина E. Кроме того, были суммированы знания о роли витамина E в репродукции. Участники обсуждения согласились, что функции витамина E в значительной степени недооцениваются, если рассматриваются только его антиоксидантные свойства. Будущие исследования этого витамина должны сосредоточиться на том, по каким причинам витамин Е является столь необходимым для человека, почему организм использует альфа-токоферол селективно и какие функции имеют другие формы витамина E.

Введение

80 лет назад, витамин E был идентифицирован как нутриент, существенно необходимый для воспроизводства у самок крыс (1). Его значение для человека, однако, все еще не оценено. Симптомы дефицита витамина E были экспериментально воспроизведены у различных животных, и произвели неврологические повреждения у крыс и обезьян и мозжечковую атаксию у цыплят. За исключением гемолитической анемии и ретинопатии у недоношенных новорожденных, дефицит витамина E из-за диетических ограничений у человека не наблюдался. Однако, генетический дефицит аполипопротеина B (apo B) или альфа-токоферол транспортного протеина (alpha-TTP) ведет к серьезному синдрому дефицита витамина E. Симптомы прежде всего неврологические и включают потерю глубоких сухожильных рефлексов, мозжечковую атаксию, дизартрию и олигофрению. Кроме того, может происходить скелетная миопатия и пигментный ретинит (2-6).

Роль витамина E во взаимодействии между нервами и мышцами остается неясной. Кроме того, влияние на воспроизводство у человека не было детально исследовано. Вместо этого, большинство исследователей сосредоточилось на антиоксидантном потенциале витамина E и пробовали объяснять его действие на основании этих свойств. Вследствие этого, появилось много сообщений, что витамин Е полезен в предотвращении или модуляции болезней, которые возможно связаны с окислительным стрессом. Выгодные эффекты витамина E были сообщены для сердечно-сосудистых болезней, рака, хронических воспалительных болезней, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. Хотя научные объяснения, эпидемиологические данные и ретроспективные исследования были убедительны, проспективные, рандомизированные, плацебо-управляемые исследования пока не смогли доказать выгодные эффекты витамина Е. Данные US Food and Nutrition Board, рекомендующие увеличение более чем на 50 % суточного потребления антиоксидантов (от 10 до 15 mg/d) (7) или рекомендации некоторых Европейских учреждений 3 mg/d (теперь 15 mg/d), недостаточно убедительны (8). Первичная причина этого - недостаток информации относительно способа действия витамина E на уровне тканей.

В связи с этим, группа Европейских ученых недавно рассмотрела современные данные о витамине E и обсудила линию дальнейших исследований. Ученые обратили особое внимание на новые функции и метаболизм витамина E, большинство данных о которых было получено в прошлом десятилетии. Интерес представляет роль витамина E в регулировании передачи клеточных сигналов, роль протеинов, которые специфически связывают и транспортируют альфа-токоферол на клеточный и субклеточный уровень и метаболизм различных форм токоферола. Неизбежный вопрос, могут ли (и как, если могут) эти новые данные быть использованы в дизайне клинических исследований, которые ранее в значительной степени были основаны на предположении, что витамин E имеет лишь антиоксидантные свойства.

АБСОРБЦИЯ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ ВИТАМИНА E

Химические формы витамина E

Термин ''витамин E'' включает 8 различных форм, которые произведены растениями: альфа, бета, гамма и дельта токоферолы и альфа, бета, гамма и дельта токотриенолы (9). Коммерчески доступный витамин E состоит из смеси естественных токоферолов и токотриенолов; RRR-альфа-токоферол (старое название d-альфа-токоферол); синтетический альфа-токоферол, который состоит из 8 возможных стереоизомеров в равных количествах (all-rac-альфа-токоферол, старое название dl-альфа-токоферол); или их сложных эфиров. Биоактивность и биоэквивалентность различных форм витамина E различаются. Например, хотя количество токоферола-гамма в пище выше чем количество альфа-токоферола, плазменная концентрация токоферола-гамма составляет лишь ~10 % от плазменной концентрации альфа-токоферола.

Абсорбция

Удивительно, но механизм абсорбции витамина E до настотящего времени неясен. Все формы витамина E связываются интестинальными клетками и попадают в кровообращение с хиломикронами. На этом этапе не имеется никакой дискриминации между различными формами витамина Е. Витамин Е достигает печени, где специфический протеин, альфа-TTP, селективно выделяет альфа-токоферол из всех поступающих токоферолов для инкорпорации в липопротеиды очень низкой плотности (VLDL). Другие формы выделяются с желчью и мочой в виде карбоксиэтил гидрорксихроманов (CEHCs) и, возможно, другими, пока неизвестными путями. Кроме того, способность увеличения плазменной концентрации альфа-токоферола ограничена. У пациентов с нормальной концентрацией альфа-токоферола ~25 µmol/L, концентрация не может быть увеличена больше чем в 2-3 раза, независимо от количества или продолжительности употребления витамина Е (10-13). Это очевидно происходит не из-за ограничения абсорбции, потому что было обнаружено, что норма абсорбции альфа-токоферола постоянна при фракционном увеличении дозировки (до 150 милиграмм) (14). Кроме того, недавно абсорбированный альфа-токоферол замещает старый альфа-токоферол в плазменных липопротеинах, что может ограничивать инкорпорацию в липопротеиды очень низкой плотности (14,15).

Здоровые индивидуумы, принимающие одинаковое количество альфа-токоферола, не имеют равного увеличения плазменных концентраций альфа-токоферола. В одном исследовании, увеличение плазменной концентрации альфа-токоферола через 12 часов после приема 75 милиграмм d6-RRR- альфа-токоферола располагалось от 0.3 до 12.4 µmol/L (16). Также была замечена существенная вариация (в 6 раз) абсорбции альфа-токоферола эритроцитами. Причины этого неизвестны, но могут включать вариации активности альфа-TTP, уровень метаболизма, содержание липидов и их состав, статус других микроэлементов, которые участвуют в метаболизме альфа-токоферола и условия окружающей среды. Таким образом, совершенно очевидно, что адекватная или оптимальная дозировка витамина E может сильно отличаться для различных индивидуумов.

Деградация витамина E

Перед экскрецией витамин E метаболизируется. В 1950-х, были описаны два основных метаболита альфа-токоферола, токофероновая кислота и токоферонолактон (17,18). Оба метаболита выделяются с мочой как глюкурониды или сульфаты, указывая, что они сформировались из альфа-токоферола, который вступил в реакцию как антиоксидант. Соответственно, эти метаболиты (метаболиты Саймона) часто упоминаются как доказательство антиоксидантной функции альфа-токоферола in vivo. Их уровень замено увеличивается в моче здоровых добровольцев после ежедневного приема 2-3 г all-rac-альфа-токоферола (17,18). Однако, почему употребление альфа-токоферола у добровольцев без оксидантного стресса вело к экскрекции осисленных метаболитов альфа-токоферола, оставалось не ясным.

40 годами позже, метаболизм витамина E у человека был проанализирован повторно. Вместо метаболитов Саймона, исследовался другой метаболит, альфа-CEHC, идентифицированный после приема RRR-альфа-токоферола (13). Этот метаболит аналогичен метаболиту альфа-токоферола, ранее обнаруженному у крыс (19) и метаболиту альфа-токоферола, идентифицированного в моче человека и предложенному как натрийуретический фактор (20). Предложенный путь деградации через омега- и бета- окисление был подтвержден идентификацией ближайших предшественников CEHCs, карбоксиметилбутил гидроксихрорманов (CMBHCs) (21,22) альфа-CMBHC, гамма-CMBHC (23) и дельта-CMBHC (22,24). Предшественники альфа-CMBHC в предполагаемой последовательности окисления, альфа- карбоксиметилбутил гидроксихрорманы, также были обнаружены (24). Начальный шаг, омега-гидроксилирование под действием цитохром P450-зависимой гидроксилазы (CYP), был косвенно доказан ингибированием формирования гамма-CEHC сезамином и кетоконазолом, ингибиторами CYP3A (25); увеличением серологической концентрации токоферола-гамма после пищевой интервенции кунжутного масла у человека (26) и у крыс (27); и увеличением метаболитов альфа-токоферола после индукции CYP3A рифампицином (24).

Метаболиты токоферола как биомаркеры

Неповрежденная структура CEHCs говорит, что они получены из токоферолов, которые не вступили в реакцию как антиоксиданты. Schultz с коллегами (13) не обнаружил метаболиты Саймона и, поскольку альфа-CEHC легко конвертируются в альфа-токоферонолактон, они полагали, что метаболиты Саймона были артефактами, произведенными при подготовке эксперимента. Однако, небольшие количества количества альфа-токоферонолактона были обнаружены Pope (22). Поэтому, необходима оптимизация подготовки материалов и процедур обнаружения, поскольку альфа-токоферонолактон может быть надежным биомаркера окислительного стресса.

Schultz (13) также сообщил, что экскреция альфа-CEHC увеличивается при увеличении употребления витамина E после превышения пороговой концентрации плазменного альфа-токоферола. Поэтому, экскреция альфа-CEHC могла бы быть подходящим биомаркером для статуса витамина E. Это предложение, однако, имеет ограничения. У пациентов с дефектом гена альфа-TTP, высокие количества альфа-CEHC выделяются даже когда плазменная концентрация альфа-токоферола близка к нулю. Это означает, что у этих пациентов, альфа-TTP, скорее чем плазменная концентрация альфа-токоферола, определяет деградацию альфа-токоферола (21). Во-вторых, и у здоровых добровольцев и у пациентов с дефицитом альфа-TTP, экскреция альфа-CEHC не превышала 5 % от употребленного альфа-токоферола (13,21). Таким образом, альфа-CEHC - не главный метаболит альфа-токоферола в моче. Накопление предшественников CEHC в плазме или желчи пока не было исследовано. В отличие от альфа-CEHC, гамма-CEHC, возможно, главный метаболит гамма-токоферола. Приблизительно 50 %, если не весь гамма-токоферол деградирует и выделяется с мочой (28).

Вляние витамина E на метаболизм лекарственных средств

Участие CYP3A в деградации токоферолов является неожиданным. CYP3A - система, участвующая в метаболизме лекарственных средств, индукция которой производится стероидами, антибиотиками, подобными рифампицину и другими фармакологическим средствами (29). В HepG2 клетках, рифампицин стимулирует производство альфа-CEHC из all-rac-альфа-токоферолов, но не из RRR-альфа-токоферолов (24). Это наблюдение поддерживает представление, что часть синтетического альфа-токоферола идентифицируется как инородный и поэтому деградирует, принимая во внимание, что естественный альфа-токоферол сохраняется, пока не исчерпана транспортная способность организма. Соответственно, экскреция альфа-CEHC all-rac-альфа-токоферола в 3-4 раза отличается от экскреции RRR-альфа-токоферола у человека (30). Parker и Swanson (23) обнаружили, что гамма- но не альфа-CEHC производится HepG2 клетками, принимая во внимание, что альфа-токоферол метаболизируется первичными гепатоцитами. Они предположили, что зрелые изоформы CYP3A, которые присутствуют в первичных клетках, окисляют все токоферолы, принимая во внимание, что фетальная форма, которая экспрессирована в HepG2 клетках, имеет предпочтение к не альфа-токоферолам (25), которые находятся в составе синтетического альфа-токоферола (24). Однако, хотя прямое участие CYP3A не было обнаружено, не-CYP3A цитохром P450, который является рифампицин-, кетоконазол- и сезамин-чувствительным, фактически может быть ответствен за метаболизм токоферола.

Также должны быть рассмотрены побочные эффекты очень больших дозировок витамина E. Токоферолы (31) и особенно продукты их окисления (32) ингибируют агрегацию тромбоцитов. Это позволяет рекомендовать не использовать антикоагулянты и витамин E одновременно (33).

Токоферол-связывающий и токоферол-транспортный протеин

Как липофильная молекула, витамин E плохо растворим в гидрофильной среде плазменных, внеклеточных и цитоплазматических жидкостей. Подобно другим липофильным витаминам, это может быть связано со специфическими протеинами или липопротеинами в течение абсорбции, транспорта и распределения в тканях. Попадание витамина E в кровообращение происходит через хиломикроны. Хотя механизм хиломикронного транспорта был интенсивно исследован (34), пока неизвестно, как именно витамин E связан с хиломикроном. Транспорт витамина E в плазме происходит через сцепление с липопротеинами (35), внутриклеточный транспорт может происходить с помощью недавно обнаруженных токоферол-ассоциированных протеинов. Таким образом, витамин E может походить на витамин A, который требует различных форм внеклеточных и внутриклеточных связывающих протеинов для различных форм витамина А (36, 37). Связывающие протеины также существуют для витамина D. Эти протеины регулируют транспорт и клеточное распределение витамина D (38). В отличие от относительно хорошо исследованных связывающих протеинов для витаминов А и D, протеины, которые связывают и транспортируют витамин E, были идентифицированы лишь в прошлом десятилетии (39-42), и многие их специфические биологические функции остаются неизвестными. Общий термин ''токоферол-связывающие протеины'' используются в этом обзоре, чтобы определить несколько протеинов, которые практически не охарактеризованы, за исключеним их свойства связывать токоферол. Термин ''токоферол - ассоциированные протеины'' (TAPs) используется, чтобы выделить специфическое семейство протеинов, которые способны связывать альфа-токоферол (42) с более высокой аффинностью чем другие токоферолы (43) и также способны к связыванию фосфолипидов.

Альфа-токоферол связывающий протеин

Альфа-TTP - 32 kDa протеин, который действует в печени, производя специфическую селекцию альфа-токоферола для встраивания в липопротеиды очень низкой плотности (VLDL) (45). Кроме того, в культурах клеток был идентифицирован липопротеин-независимый, но альфа-TTP-зависимый процесс (46). Медиатором этого процесса является ABCA1 транспортер (47). Эти наблюдения были сделаны для гепатоцитов (46) или клеток с трансфекцией ABC транспортера (47). Таким образом, дифференцирование между производством через синусоидальную или канальцевую мембрану не возможно. В настоящее время, мы можем только предположить, что транспортные системы могут быть различными. Также без ответа остается вопрос относительно функциональной роли альфа-TTP в абсорбции и распределении различных форм витамина E. Этот вопрос возник из-за неожиданного факта, что у альфа-TTP-дефицитных мышей наблюдался дефицит и альфа- и гамма-токоферола (48).

Однако, критическая роль альфа-TTP в поддержании нормальной плазменной концентрации токоферола была признана, когда была обнаружена мутация в гене альфа-TTP у пациентов с семейным изолированным дефицитом витамина E (5), также называемой атаксией с дефицитом витамина E (3,49). Были проанализированы различные мутации и было установлено, что серьезность болезни зависит от вида мутации (50). Альфа-TTP-дефицитные пациенты имеют чрезвычайно низкую плазменную концентрацию альфа-токоферола и страдают от неврологических симптомов, типичных для дефицита витамина E, включая мозжечковую атаксию (4,6). Эти пациенты должны принимать большое количество витамина E (до 2 г в день) чтобы нормализовать плазменную концентрацию (3,5,21,51-53).

Альфа-TTP преимущественно экспрессирован в печени и его экспрессия непосредственно зависит от токоферолов, поступающих с пищей. Когда витамин E -дефицитным крысам давалась пища, содержащая альфа-токоферол или токоферол-дельта, или оба, концентрация мРНК альфа-TTP увеличились (54). Этот результат был неожиданым, поскольку биологическая активность токоферола-дельта, который не связывается альфа-TTP (45), сильно отличается от биологической активности альфа-токоферола. Эти означает, что альфа-токоферол и другие токоферолы могут иметь подобный эффект на экспрессию гена. Однако, Kim (55) не наблюдал увеличения концентрации мРНК альфа-TTP после повторного кормления крыс альфа-токоферолом. Эти авторы обнаружили, что дефицит витамина E сильно увеличивает концентрацию мРНК альфа-TTP, которая затем уменьшается после повторного кормления к более низким концентрациям, чем в группе контроля. Причина этого несоответствия не ясна. Однако, эти исследования показывают, что витамин E поступающий с пищей, влияет на концентрацию печеночного альфа-TTP.

Низкие концентрации альфа-TTP также были обнаружены в мозге, селезенке, легком и почках (56). В мозге крыс, транскрипты альфа-TTP были обнаружены в коре мозжечка в ассоциации с клетками Пуркинье. Альфа-TTP был экспрессирован в глиальных клетках Бергмана, окружающих клетки Пуркинье, скорее чем непосредственно в клетках Пуркинье. Поскольку глиальные клетки снабжают нейроны необходимыми питательными веществами, было предположено, что витамин E поступает в клетки Пуркинье с помощью глиальных клеток Бергмана с помощью альфа-TTP (56). У пациента группы контроля, альфа-TTP не был обнаружен в клетках Пуркинье с использованием иммуноцитометрических методов. Однако, он был обнаружен в видоизмененной форме у пациента с атаксией и дефицитом витамина E, и также был обнаружен у пациентов с существенным дефицитом витамина E (холестатическая болезнь печени и абеталипопротеинемия) (57). Положительные альфа-TTP сигналы в клетках Пуркинье также были обнаружены у пациентов с болезнью Альцгеймера или синдромом Дауна. Неудача обнаружения альфа-TTP у пациентов группы контроля, таким образом, может быть объяснена физиологически низкой экспрессией, принимая во внимание, что данные, полученные у пациентов с атаксией и дефицитом витамина E могут указывать, что экспрессия альфа-TTP может означать попытку компенсации недостаточной поставки витамина E. Хотя эти наблюдения поддерживают важность витамина E для функции специфических нейронов, основные механизмы этого остаются неизвестными.

Токоферол-ассоциированные протеины

Сколько существует иных альфа-токоферол связывающих протеинов, кроме альфа-TTP, все еще остается неясно, как и механизм, который регулирует транспорт альфа-токоферола и его концентрацию в периферических клетках. Ранние работы предположили существование нескольких дополнительных токоферол-связывающих протеинов (58,59); однако, их функция никогда не была идентифицирована, и их гены не были клонированы. Недавно был идентифицирован новый токоферол-связывающий протеин, 46-kDa TAP (42). Начальные данные указывали на его предпочтительную экспрессию в мозге, печени и простате. TAP может специфически участвовать во внутриклеточном транспорте токоферола. TAP также может действовать как молекулярный “наставник” (chaperone), который защищает токоферол от токоферол-метаболизирующих ферментов. Недавно, было показано, что человеческий TAP (hTAP) идентичен ранее описанному супернатантному белковому фактору, который стимулирует синтез холестерина и является медиатором транспорта сквалена к сквален-эпоксидазе (44). Подобие TAP с секреторным протеином дрожжей (Sec14) указывает, что TAP может иметь функции, подобные Sec14, например транспорт фосфолипидов и токоферола, секреция фосфолипидов или токоферола или регулирование встраивания токоферола в мембраны.

По аналогии с транскрипцией, регулируемой ретиноевой кислотой, hTAP может транспортировать альфа-токоферол к ядерному рецептору или действовать непосредственно как токоферол-независимый рецептор. Было показано, что hTAP модулирует активность транскрипции в ответ на закрепление токоферола, но к настоящему времени это было показано только на искусственном домене сцепления к hTAP (43). Однако, модуляция транскрипции рецепторами токоферола может объяснять некоторых из эффектов альфа-токоферола на экспрессию гена.

15-kDa токоферол-связывающий протеин, который предпочтительно связывает альфа-токоферол, может быть ответствен за внутриклеточное распределение альфа-токоферола (61). Кроме того, присутствие мембранного токоферол-связывающего протеина в тканях может регулировать концентрацию альфа-токоферола (40). 75-kDa плазменный фосфолипид-транспорный протеин, который способен катализировать обмен фосфолипидами и другими амфипатическими компонентами между структурами липидов, также связывает альфа-токоферол и облегчает обмен альфа-токоферолом между HDL и LDL (62).

ВИТАМИН E И ВОСПРОИЗВОДСТВО

Витамин E и развитие плода

Витамин E - нутриент, необходимый для надлежащего развития плода у крыс. Дополнение витамина E стало обычной процедурой, чтобы поддержать рост сельскохозяйственных животных. Несмотря на это, исследований, в которых этот механизм был изучен, удивительно мало. Условия, связанные с уменьшением абсорбции витамина E, ведет к гибели плода у мышей. У apo B-дефицитных мышей, альфа-токоферол не выявлялся в тканях плода (63). Имелся очевидный дефект в экспорте липидов из висцеральных эндодермальных клеток в желточный мешок, который, возможно, причинял дефицит витамина E у эмбрионов. Связан ли дефицит витамина E с этим дефектом или просто ассоциирован с ним, не ясно. Однако, фенотип apo B-дефицитных мышей и витамин E-дефицитных крыс подобен. У беременных альфа-TTP дефицитных мышей, эмбрион развивается нормально первые 9.5 дней. В это время должна развиться область лабиринта плаценты, формирующая органы пищевого транспорта. У альфа-TTP-дефицитных мышей, однако, эта область очень мала. Кровеносные сосуды в трофобластах фактически отсутствуют. Кроме того, эмбрионы имеют порок развития нервной трубки и умирают между 11.5 и 14.5 днем (64). Целенаправленное разрушение apo B и альфа-TTP, то есть, apo B и альфа-TTP дефицит, воздействует на абсорбирующие поверхности, которые обеспечивают поступление питательных веществ эмбриону, прежде чем стабилизуруется плацентарное кровообращение.

Витамин E и беременность учеловека

В течение беременности, концентрация альфа-токоферола в крови увеличивается в соответсвии с увеличением концентрации липидов в крови (65). При патологии беременности, концентрация альфа-токоферола в крови более низкая чем при нормальной беременности, в соответствии со сроком беременности (66). Общепринято, хотя и не доказано, что в течение беременности необходимо увеличение употребления витамина E. По этой причине, витамины, разработанные специально для беременных обычно содержат малую дозу (50 милиграмм) витамина E, но неблагоприятные эффекты не наблюдаются и при более высоком потреблении витамина E.

Установлено, что не имеется никакой очевидной связи между концентрациями витамина E в крови у матери и плода. Новорожденные имеют значительно более низкие плазменные концентрации витамина E чем у матери (67). Однако, когда плазменные концентрации витамина E были стандартизованы по фосфолипидам или полным липидам, значительные различия не были замечены (68,69). Кратковременное употребление витамина Е беременными женщами перед родами, значительно увеличивало статус витамина E только у матери (70), предполагая, что витамин E не попадает через плаценту в кровообращение новорожденного. Что регулирует плацентарный транспорт витамина Е остается неясным. Альфа-токоферол связывающий протеин был изолирован из человеческой плаценты (71), принимая во внимание, что присутствие альфа-TTP в человеческой плаценте не было окончательно не установлено. Однако, был обнаружен транспорт RRR-альфа-токоферола через пуповину (72). Это наблюдение указывает на важную роль альфа-TTP в регулировании транспорта токоферолов через плацентарный барьер.

ВИТАМИН E И БОЛЕЗНИ, СВЯЗАННЫЕ С ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕССОМ

Сердечно-сосудистая болезнь

Из многих идей относительно этиологии сердечно-сосудистых болезней (CVD), две теории, связанные с антиоксидантной защитой были разработаны, чтобы объяснить инициирование атерогенного процесса: теория ''окисления'' (73,74) и теория ''ответ на повреждение '' (75). В обеих теориях, окислительная модификация LDL, рассматривается как ключевой шаг в инициировании и прогрессе болезни. Способность альфа-токоферола ингибировать окисление LDL была показана in vitro. Это наблюдение стало основанием для предположения, что витамин E также способен предотвратить атеросклероз, поскольку ингибирование окисления LDL антиоксидантами должно вести к ингибированию ранних атерогенных событий. До настоящего времени, предпринятые клинические исследования главным образом включали пациентов с установленным атеросклерозом или индивидуумов с высоким риском развития болезни, и эти исследования не смогли окончательно доказать, что витамин E редуцирует прогресс болезни.

Способность альфа-токоферола предотвращать сердечно-сосудистые болезни в различных популяциях была проверена в четырех больших проспективных клинических исследованиях: исследование альфа-токоферола и бета-каротина (ATBC) (76), исследование Cambridge Heart Antioxidant Study (CHAOS) (77), исследование Gruppo Italiano per lo Studio della Supervienza nell'Infarto miocardico (GISSI) (78) и Heart Outcomes Prevention Evaluation (HOPE) (79). Кроме того, по крайней мере еще два проспективных клинических испытания были закончены: Secondary Prevention with Antioxidants of Cardiovascular disease in Endstage renal disease (SPACE) (80) и Antioxidant Supplementation in Atherosclerosis Prevention (ASAP) (81). Первые четыре исследования неоднокартно обсуждались (82-85) и поэтому в настоящем обзоре будут лишь кратко приведены их итоги.

В исследовании ATBC, пациенты, принимавшие 50 милиграмм all-rac-альфа-токофеола в день в течение 5-8 дней, имели лишь небольшое снижение частоты стенокардии, чем в группе контроля. Среди курящих мужчин, смертность вследствие сердечно-сосудистых болезней значительно не отличались между пациентами и группой контроля. Однако, пациенты, получавшие all-rac-альфа-токоферол, имели значительно более высокую частоту инсультов, чем группа контроля. Обратите внимание, что исследование ATBC не было предназначено для исследования сердечно-сосудистой болезни, первичной целью было исследования раннего предотвращения рака.

В исследовании CHAOS, 2002 индивидуума с клинически и ангиографически доказанным CVD получали RRR-альфа-токоферол (естественный витамин E). 546 пациентов получили 800 IU в день, остальные 400 IU в день. Эти 2 группы были объединены для проведения статистических исследований. Пациенты, получавшие альфа-токоферол, имели значительно (на 77 %) меньшее количество нефатальных инфарктов миокарда чем пациенты группы контроля, но ранняя смерть от CVD и полная смертность были немного выше у получавших альфа-токоферол. Увеличенный риск инсульта не наблюдался.

В исследовании GISSI, 11 324 пациента с предшествующим инфарктом миокарда принимали 300 милиграмм all-rac-альфа-токоферола в сутки, как монотерапию или в комбинации с 1 г полиненасыщенных жирных кислот. Анализ по четырем скомбинированым переменным, которые включали смерть от любых причин, смерть от сердечно-сосудистой болезни, нефатальный инфаркт миокарда и нефатальный инсульт, показал, что альфа-токоферол не имеет никакого выгодного действия. При анализе, где каждая из четырех переменных рассматривалась индивидуально, имелось значительно меньшее количество (на 20 %) смертей от сердечно-сосудистой болезни в группе, принимавшей альфа-токоферол чем в группе контроля (86).

В исследовании HOPE, 2545 женщин и 6996 мужчин с высоким риском CVD получали 400 IU естественного витамина E (RRR-альфа-токоферол), Рамиприл (ингибитор ангиотензинпревращающего фермента) или плацебо. Первичными переменными для анализа были нефатальный инфаркт миокарда, инсульт и смерть от сердечно-сосудистой болезни. Вторичными переменными были ангина, застойная сердечная недостаточность, реваскуляризация или ампутация, смерть от любой причины и осложнения диабета и рака. Никакого влияния витамина E на любую из переменных, связанную с атеросклерозом не наблюдалось.

В недавно законченном исследовании SPACE, 196 пациентов на гемодиализе с ранее существовавшей сердечно-сосудистой болезнью, получили 800 IU RRR-альфа-токоферола в день или плацебо. Сложная переменная, состоящая из фатального и нефатального инфаркта миокарда, ишемического инсульта, периферической сосудистой болезни и ангины была выбрана в качестве первичной. Вторичной переменной была полная смертность и смертность от CVD. Пациенты, получавшие RRR-альфа-токоферол, имели значительно (на 54 %) меньшую связь с вторичной переменной, чем пациенты группы контроля.

В исследовании ASAP, 225 мужчин и 233 женщины принимали RRR-альфа-токоферол ацетат (136 IU дважды в день), витамин С (250 милиграмм дважды в день), комбинацию витаминов Е и С или плацебо в течение 3 лет. Прогресс атеросклероза контролировался измерением средней толщины стенки левой общей сонной артерии при ультрасонографии. Прогресс атеросклероза значительно замедлялся только у курящих мужчин, принимавших оба витамина.

Короткое описание результатов исследований показывает, что каждое из них имеет собственные проблемы и что результаты исследований не сравнимы и несогласованны. Чтобы должным образом интерпретировать эти результаты, должны быть рассмотрены главные различия между исследованиями. Эти различия включают подбор пациентов; географическое местоположение и, следовательно, диетические предпочтения пациентов; стадию болезни; переменные для анализа; дозировку и способ употребления а также химические формы витамина E.

Подбор пациентов

В исследовании, предназначенном для проверки эффективности употребления витамина E, статус витамина E у участвующих в исследовании пациентов должен быть известен до начала исследования, чтобы был возможен контроль абсорбции и увеличения плазменной концентрации витамина E. Однако, начальная концентрация плазменного альфа-токоферола не была измерена ни в одном исследовании. Следовательно, не было возможным подтвердить успешную абсорбцию витамина E и улучшение статуса витамина E (исследования GISSI и HOPE). Если измерения поводились, плазменная концентрация альфа-токоферола находилась в пределах нормы: 26.7 µmol/L (исследование ATBC), 22 µmol/L (исследование SPACE), 31.7 µmol/L (исследование ASAP) и 34.2 µmol/L (CHAOS). Таким образом, возможно за исключением исследования SPACE, исследуемые пациенты не имели дефицита витамина E.

Приблизительно 20 % пациентов не имели увеличения концентрации альфа-токоферола в крови несмотря на дополнительный прием витамина Е (JT Salonen, личная переписка, 2001). Процент таких пациентов в клинических исследованиях может иметь сильное влияние на результат, что в настоящее время не учитывается.

У женщин вообще развивается меньшее количество сердечно-сосудистых болезней чем у мужчин. Таким образом, женщины получают меньшую выгоду от превентивного лечения CVD, чем мужчины. Исследование ASAP исследовало и мужчин и женщин, и положительный эффект витаминов E и C наблюдался, как и следовало ожидать, только у мужчин. В исследованиях SPACE, HOPE, GISSI и CHAOS, были включены и мужчины и женщины, но не были проанализированы раздельно. Низкая частота CVD у женщин может ослаблять статистическую мощность исследования, в которых зарегистрировано много женщин.

Генетический паттерн пациентов вообще не рассматривается. Известны полиморфизмы генов Apo IV (87,88), индуцирующие NO синтазу (EC 1.14.13.39) (89) и CD36 (90,91), которые могут предрасполагать к атеросклерозу. Кроме того, мутации белков, непосредственно участвующих в клеточном метаболизме альфа-токоферола, альфа-TTP и ТАР, влияют на биоактивность альфа-токоферола.

Стадия болезни

Развитие атеросклероза начинается в детстве и непрерывно продолжается с возрастом. На основе гистологической классификации повреждений, были определены 8 стадий болезни (92). Повреждения типа I и II являются небольшими отложениями липидов, которые не деформируют стенки артерий. Эти повреждения происходят в молодом возрасте почти у каждого. Повреждения типа III называются преатеромой и сигнализируют о вероятной клинической болезни в будущем. Накопление липидов в этих стадиях болезни является самым высоким. Повреждения типов IV-VIII являются ранними атеросклеротическими повреждениями, в которых проявляются структурные нарушения внутренней оболочки артерий. Повреждения типа IV, называемые атеромой, начинают появляться в третьем десятилетии жизни; артериальный просвет начинает сужаться, но эти повреждения могут быть невидимы при вазографии. Однако, повреждение может проявляться клинически, при изменении поверхности, вызванной фиссурой или тромбом. Повреждения типа V, называемые фиброатеромой, характеризованы пролиферацией клеток гладких мышц, которые синтезируют коллаген. Это происходит в четвертом десятилетии жизни. Когда развиваются повреждения типа VI, увеличивается заболеваемость и смертность. Повреждения типа VI характеризуются поверхностными разрушениями и образованием язв, тромбозными провреждениями и кровоизлиянием. Повреждения типа VII преимущественно характеризованы минерализацией, принимая во внимание, что повреждения типа VIII (фиброзные) характеризуются преимущественно коллагенозом (92). Очевидно, не все типы повреждения инициированы и развиваются под действием окислительного стресса. Следовательно, можно ожидать, что антиоксиданты не будут одинаково эффективны во всех стадиях атеросклероза. Если это было бы так, антиоксиданты имели бы фармакодинамическое действие вне любой антиокисидантной функции.

Возраст пациентов в исследованиях отличался: 50-69 лет в исследовании ATBC, средний возраст 61.8 ± 9.3 лет в CHAOS, от < 50 до > 80 лет в исследовании GISSI, > = 55 в исследовании HOPE, 40-75 лет в исследовании SPACE и 45-69 лет в исследовании ASAP. Соответственно, пациенты, вероятно, имели различную стадию атеросклероза. Исследования CHAOS, HOPE, GISSI и SPACE подразумевали, что CVD уже существовал в течение значительного периода времени. Если антиоксидантная гипотеза правильна, витамин E способен предотвращать окислительные повреждения эндотелия и окисления LDL, то есть, ранние события атеорсклетотического процесса. Выгодные эффекты, наблюдаемые в исследованиях CHAOS и SPACE поэтому, возможно наблюдались из-за альтернативных механизмов. Другими словами, если текущую гипотезу о связи между окислительным стрессом и CVD проверять серьезно, предотвращение CVD должно быть начато в раннем возрасте, например в детстве. Таким образом, пациенты с уже установленным CVD - не идеальная группа для исследования антиоксидантного действия витамина E. С другой стороны, смерть, инсульт или инфаркт миокарда достаточно редки в ранних стадиях болезни, чтобы обеспечить статистически значимые данные. Подходы типа измерения толщины внутреннй оболочки артерий, как исследовании ASAP, были бы более адеквантными. Очевидно, что существует много несоответствий между теорией и дизайном клинических исследований.

Абсорбция, дозировка и химическая форма витамина E

Витамин E абсорбцируется вместе с липидами и, таким образом, должен приниматься с пищей, содержащей достаточное количество жиров, чтобы получить оптимальную биоактивность. Это требование не учитывалось в различных клинических исследованиях, и этот факт, возможно, внес вклад в противоречивые результаты этих исследований. Хотя управлять диетическимим привычками пациентов в исследованиях, которые длятся в течение нескольких лет, сложно, пациенты должны по крайней мере быть информированы относительно этой проблемы.

Еще более важно, что количество и форма альфа-токоферола отличались между различными исследованиями: 50 милиграмм all-rac-альфа-токоферола ацетата в день в исследовании ATBC, 800 IU (затем 400 IU) естественного RRR-альфа-токоферола в соевом масле в день в CHAOS; 400 IU естественного витамина E в день в исследовании HOPE; 300 милиграмм all-rac-альфа-токоферола ацетата в день в исследовании GISSI; 800 IU витамина E в день в исследовании SPACE; и 136 IU (100 милиграмм) RRR-альфа-токоферола ацетата дважды в день (соответствует 91 милиграмму RRR-альфа-токоферола дважды в день) в исследовании ASAP. Таким образом, ни дозировка ни химическая форма витамина E не были сопоставимы. Естественный чистый стереоизомер альфа-токоферола - RRR-альфа-токоферол. Что означает ''витамин E из естественных источников'' является неясным; это может относиться к смеси токоферолов или к химически метилированной смеси токоферолов. Обычная синтетическая форма, all-rac-альфа-токоферол, состоит из равных количеств 8 различных стереоизомеров. Синтетический all-rac-альфа-токоферол увеличивает плазменные концентрации альфа-токоферола только наполовину от действия RRR-альфа-токоферола (15,30, 93). Кроме того, деградация синтетического all-rac-альфа-токоферола к альфа-CEHC в 3-4 раза выше, чем у RRR-альфа-токоферола (30). Эффективность и побочные эффекты остальных синтетических стереоизомеров неизвестны. Вопрос, составляет ли эффективность all-rac-альфа-токоферола только половину эффективности RRR-альфа-токоферола, все еще дебатируется. Ввиду различий в инкорпорации различных токоферолов в плазменные липопротеины, различного метаболизма токоферолов и различных эффектов, которые могут иметь метаболиты, неудивительно, что положительное влияние ''витамина E'' наблюдаются в одних исследованиях и не наблюдаются в других.

Когда альфа-токоферол используется в виде ацетата, он должен быть гидролизован эстеразами в кишечнике. Активность эстеразы может изменяться между индивидуумами и может еще более усложнить сложную проблему биоактивности.

Если альфа-токоферол вступает в реакцию как антиоксидант in vivo, он конвертируется в токофероксильные радикалы. Если коантиоксиданты не уменьшают концентрацию токофероксильных радикалов, они могут вступать в реакцию с липидами и производить липидные радикалы (85,94-96). Это было одной из причин для решения использовать альфа-токоферол вместе с витамином С в исследовании ASAP. При этом подходе, прогресс атеросклероза замедлялся у курящих пациентов.

Рак

Попытка предотвратить рак с помощью витамина E основана на данных, что онкогенез является следствием воздействия свободных радикалов на ДНК. Как антиоксидант, витамин E может ингибировать развитие рака, удаляя соединения реактивного кислорода или азота. Однако, эпидемиологические доказательства, поддерживающее связь между витамином E и раком ограничены, а интервенционных исследований очень мало. Немногие законченные исследования главным образом дали сомнительные результаты. Об уменьшении частоты рака при употреблении витамина E было сообщено в двух исследованиях.

В исследовании в Linxian (Китай), ~15 000 из 29 584 взрослого пациентов получили 30 милиграмм альфа-токоферола в день, 50 милиграмм селена в день и 15 милиграмм бета-каротина в течение 5.5 лет. Пациенты имели более низкую частоту рака (на 13 %) и более низкую смертность от рака желудка (на 10 %) чем группа контроля (97).

Рак простаты был единственным видом рака, который ингибировался витамином E в интервенционных исследованиях. В исследовании ATBC, курящие мужчины, принимавшие витамин E, имели более низкую частоту рака простаты (на 34 %) и более низкую смертность от рака простаты (на 41 %) чем группа контроля (98, 99). Напротив, на рак других органов не витамин Е в исследовании ATBC (98) не влиял. Более низкая частота клинически явных раковых образований в группе, принимавшей витамин Е появилась вскоре после начала приема, предлагая, что альфа-токоферол замедляет трансформацию латентного пренеопластического рака в клинические проявления рака. Альфа-токоферол не имел никакого влияния на запущенный рак простаты.

Большие результаты ожидаются от исследования SELECT (SELenium and vitamin E Cancer prevenTion), в котором 32 400 мужчин будут наблюдаться в течение 12 лет, чтобы контролировать случаи рака простаты, легкого и толстой кишки. Анализ специфических переменных, включая полиморфизмы генов, кодирующих белки, участвующих в метаболизме стероидных гормонов, репарации ДНК и метаболизме канцерогенных веществ, дадут информацию относительно факторов, которые наиболее вероятно вносят вклад в риск рака простаты (100).

Муковисцидоз

Муковисцидоз - аутосомная наследственная генетическая болезнь, вызванная мутациями гена CFTR - белка кистозно-фиброзного трансмембранного регулятора (101). Среди пациентов с муковисцидозом, 85-90 % имеет экзокринную недостаточность поджелудочной железы. В отличие от CVD и рака, муковисцидоз - болезнь, которая не может быть предотвращена с помощью витамина E. Однако, из-за мальабсорбции липидов, пациенты с муковисцидозом часто имеют дефицит витамина E. Кроме того, пациенты с муковисцидозом почти постоянно имеют подострые воспалительные процессы, и эти процессы могут вести к истощению антиоксидантной защиты пациентов. Витамин E, поэтому, стал частью обычной терапии муковисцидоза (102). Рекомендуемая дозировка для взрослых - 200-400 IU в день. В исследовании 31 пациента с муковисцидозом и 29 индивидумов в группе контроля, использовались RRR-альфа-токоферол (268 милиграмм) или all-rac-альфа-токоферол ацетат (400 милиграмм) (103). Обе формы нормализовали плазменную концентрацию альфа-токоферола у пациентов с муковисцидозом.

После продолжительного использования витамина Е, наблюдалось уменьшение протромбинового времени (время, необходимое для свертывания крови после добавления к исследуемому образцу крови кальция и тромбопластина). Это наблюдение подчеркивает потребность в надежном биомаркере индивидуального статуса витамина E, чтобы можно было идентифицировать оптимальную дозировку и форму витамина E.

Витамин E и преэклампсия

Преэклампсия - важная причина материнской смертности и объясняет большинство случаев преждевременных родов. Распространенность преэклампсии составляет от 3 % до 10 %. Это состояние характеризовано вазоспазмом, увеличенным сопротивлением сосудов и задержкой значительного количества жидкости в организме. Симптомы проявляются быстро и включают гипертонию и протеинурию.

Свободные радикалы являются вероятной причиной нарушения сосудистой функции у матери. Женщины с преэклампсией имеют повышенные плазменные уровни маркеров перекисного окисления липидов, например малондиальдегида (104) и 8-эпипростагландин-F2-альфа (105). Кроме того, низкие концентрации антиоксидантов у женщин с преэклампсией поддерживает концепцию усиления окислительного стресса. Таким образом, исследования роли витамина E в предотвращении преэклампсии были сосредоточены на его антиоксидантных свойствах. В двух исследованиях, в которых исследовалось влияние витаминов на женщин с установленной преэклампсией, не было обнаружено никакой выгоды (106,107). Однако, раннее использование антиоксидантов подобных витаминам E и C у женщин с высоким риском развития преэклампсии имеет существенную клиническую выгоду. Chappell (108) идентифицировал 283 женщины, имевших увеличенный риск преэклампсии. Женщины, употреблявшие витамин E (263 mg/d) и C (1000 mg/d) имели частоту преэклампсии 8 %, принимая во внимание, что получавшие плацебо, имели частоту 17 %. Интересно, что использование витаминов было связано с лучшей эндотелиальной функцией и меньшей плацентарной дисфункцией. Эти результаты, наряду с уменьшением концентрации изопростанов у женщин, получавших витамины, дает биохимическое основание для понимания улучшения клинических симптомов.

НЕАНТИОКСИДАНТНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АЛЬФА-ТОКОФЕРОЛА

Если бы витамин E действовал только как антиоксидант, альфа-токоферол предотвращал бы все болезни, связанные с окислительным стрессом и все типы рака. Кроме того, если дозировку других антиоксидантов адаптировать к эквивалентной антиоксидантной способности витамина E, они должны быть одинаково эффективны. Это определенно не так. Таким образом, витамин E, особенно альфа-токоферол, может иметь альтернативные функции.

Антиатеросклеротические механизмы

Модуляция передачи клеточных сигналов альфа-токоферолом

Эндотелиальные селектины, лейкоцитарные интегрины и клеточные молекулы адгезии (CAM) на эндотелиальных клетках производят устойчивую адгезию лейкоцитов с эндотелием. Впоследствии, лейкоциты мигрируют в субндотелиальные простанства с помощью диапедеза. В субэндотелиальных пространствах, моноциты дифференцируются в макрофаги, которые способны окислять LDL, вероятно посредством производства перекисей активизированной NADPH оксидазой (ЕС1.6.99.6), и производить отложение окисленных LDL (oxLDL) посредством фагоцитарного рецептора CD36. Макрофаги трансформируются в пенистые клетки и формируются жировые бляшки. Активизированные эндотелиальные клетки производят различные цитокины, интерлейкин-1 бета и хемокины, подобные IL-8 и фактору хемотаксиса моноцитов, которые привлекают большее количество моноцитов и активизируют эндотелиальные клетки. Пролиферация клеток гладких мышц, производство коллагена и агрегация тромбоцитов ведет к формированию фиброзных бляшек. Экспрессия клеточных молекул адгезии и адгезия лейкоцитов одинаково уместны в начале воспаления, поддерживая теорию ''ответа на повреждение'', в котором ответ проявляется воспалительной реакцией (109). Было показано, что альфа-токоферол ингибирует многие ключевые события в воспалении. Эти события включают: 1) производство IL-1 бета активизированными липополисахаридом моноцитами (110), 2) адгезию моноцитов с эндотелиальными клеткам (111,112), 3) производство моноцитами хемотаксических белков и IL-8 артериальными эндотелиальными клетками (112), 4) LDL-индуцированную пролиферацию клеток гладких мышц (113), 5) агрегацию тромбоцитов (114-118), 6) активацию NADPH оксидазы путем предотвращения p47phox мембранной транслокации и фосфорилирования (119), 7) производство коллагена альфа1 (I) фибробластами человека (120) и в печени C57BL/6 мышей (121), и 8) возрастное увеличение экспрессии коллагеназы фибробластов кожи человека (122).

Все эти эффекты преимущественно проявляет альфа-токоферол. Другие токоферолы (бета, гамма, дельта) с эквивалентной антиоксидантной эффективностью или не имеют этих эффектов или имеют их в значительно меньшей степени. Поэтому, эффективность альфа-токоферола не зависит от его антиокидантных способностей. Кроме того, он не может быть заменен другими антиоксидантами. Связью между этими функциями альфа-токоферола, возможно, является протеин киназа C (PKC), имеющая ключевую в передаче сигналов. PKC - семейство нескольких изоферментов, включая PKC-альфа, который ингибируется альфа-токоферолом (123-125). Ингибирование происходит или вследствие предотвращения аутофосфорилирования фермента, которое является необходимым для активности, или дефосфорилированием PKC белковой фосфатазой PP2A, которая активизируется альфа-токоферолом (125,126). Большинство эффектов альфа-токоферола на передачу клеточных сигналов, можно объяснять ингибированием PKC.

Регулирование транскрипции альфа-токоферолом

Влияние альфа-токоферола на активность некоторых генов - одно наиболее интересных наблюдений, сделанных в области исследования витамина E (127). Было показано регулирование альфа-тропомиозина альфа-токоферолом но не бета-токоферолом (128). Экспрессия альфа-тропомиозина может играть роль в индуцированном альфа-токоферолом ингибировании пролиферации клеток гладких мышц. Ингибирование альфа-токоферолом фагоцитарного рецептора-A и экспрессии CD36 фагоцитарного рецептора в клетках артериальных гладких мышц (129) и у моноцитов и макрофагов (129-131) и сопутствующем ингибировании поглощения oxLDL этими клетками также может предотвращать формирование пенистых клеток in vivo. Эта идея поддержана наблюдением, что разрушение CD36 защищает от развития атеросклеротических повреждений у мышей (132). Альфа-токоферол также уменьшает 1) цитокин-индуцированную экспрессию молекул адгезии в сосудистых эндотелиальных клетках человека (133,134), 2) экспрессию сосудистых молекул адгезии макрофагов (135), 3) экспрессию L-селектина макрофагов в легком (135), 4) oxLDL-индуцированную экспрессию Mac-1 (CD11/CD18) у моноцитов (136), и 5) oxLDL-индуцированную экспрессию сосудистых молекул адгезии в эндотелиальных клетках пуповины человека (137). Кроме того, концентрация альфа-TTP может модулироваться токоферолами (54,55).

Если бы влияние альфа-токоферола на активность гена была бы прямой, альфа-токоферол должен быть способен проникать в ядро. Yamauchi (43) наблюдал перемещение TAP из цитоплазмы в ядро клеток COS альфа-токоферол-зависимым способом. Эти результаты поддерживают более ранние предложения, что альфа-токоферол не только антиоксидант, но также является транскрипционным регулятором экспрессии гена (127).

Некоторые вопросы, однако, остаются без ответа. В некоторых случаях, различное действие альфа-токоферола и бета-токоферола было обнаружено на основании неантиоксидантного механизма, как основы регулирования гена (128,129). В других случаях, однако, был протестирован только альфа-токоферол, таким образом оставляя механизм действия альфа-токоферола неоднозначным. Кроме того, не всегда оценивалось участие протеин-киназы С (PKC), и необходимо установить, является ли регулирование транскрипции некоторых генов последствием ингибирования PKC или может включать недавно описанные новые токоферол-связывающие протеины.

Антиканцерогенные механизмы

Модуляция иммунной функции

Устранение опухолевых клеток и увеличение эффективности иммунной системы было предположнео как антиканцерогенный механизм (138). Такой механизм говорит, что витамин E может иметь антиканцерогенное действие, потому что дефицит витамина E ослабляет иммунную функцию, включая T- и B-клеточные функции (139). Кроме того, витамин E восстанавливает ослабленную иммунную функцию, которая происходит при старении (140, 141). Стимулируемые липополисахаридом макрофаги, изолированные у старых мышей, производили значительно большее количество простагландина E2 чем макрофаги молодых мышей. Кроме того, если витамин E давался старым мышам, это изменяло ответ их макрофагов к типичному для макрофагов молодых мышей. Увеличение производства простагландина E2 коррелирует с увеличением активностью циклооксигеназы (142). Хотя химический тип витамина E не был исследован, последующие исследования показали, что активность циклооксигеназы замедлялась альфа-, бета-, гамма- и дельта-токоферолами у изолированных перитонеальных макрофагов мышей (143) и токоферолом-гамма и его метаболитом, гамма-CEHC, у макрофагов и эпителиоцитов (144). Эти эффекты не зависят исключительно от антиокислительной способности токоферолов. Последние два исследования представляют первые попытки определить точный механизм, с помощью которого токоферолы влияют на иммунную систему.

Индукция апоптоза

Программируемая смерть клеток - один из главных путей избавления организма от клеток, которые больше не необходимы, имеют патологию или становятся опасными. Устранение клеток происходит без причинения адвентициальных воспалительных реакций у соседних клеток. Таким образом, индукция апоптоза может быть существенной для антиканцерогенного процесса. Среди аналогов витамина E, сукцинат альфа-токоферола (alpha-TOS), оказался мощным апоптогеном на линиях опухолевых клеток, но не на первичных клетках (145-148). Было предположено, что alpha-TOS использует дистальный, митохондриальный путь в передаче сигналов апоптоза, включая активацию каспазы-3 (147,149). Механизм альфа-TOS-индуцированного апоптоза использует различные пути передачи сигналов: связанные с трансформирующим фактором роста бета, Fas и митоген-активированную протеин-киназу (150-152) и связанный с фактором некроза опухоли апотоз-стимулирующий лиганд (Apo2) (153). Важно, чтот сам альфа-токоферол не стимулировал апоптоз, но подавлял проапоптический потенциал альфа-TOS (154). Кроме того, умеренный антираковый эффект альфа-токоферола у мышей, иммуннологически скомпрометированных с помощью ксенотрансплантов рака толстой кишки, вероятно является следствием его антипролиферативной активности (148,153). Чтобы проявить антираковый эффект, альфа-TOS был должен быть введен внутрибрюшинно, потому что после орального применения сложный эфир будет немедленно гидролизован в менее эффективный альфа-токоферол в кишечнике (155). Потребность этерифицировать альфа-токоферол является доводом против антиоксидантного характера и проапоптического и антиракового эффекта alpha-TOS. Более вероятно, что альфа-TOS имеет сильную лизосомотропную активность в злокачественных клетках (147,156).

Влияние на производство гормонов

Мужчины, получавшие альфа-токоферол, имели значительно более низкий сывороточный андростендион и тестостерон, чем получавшие плацебо (157). Это находка была расценена как объяснение селективного сокращения рака простаты, наблюдаемого в исследовании ATBC. Является ли это прямым влиянием на производство или метаболизм гормонов или дифференциальным действием на гормон-продуцирующие клетки, должно быть исследовано.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Достаточно долго витамин E ошибочно считался только антиоксидантом. Очевидно, токоферолы могут уничтожать свободные радикалы и альфа-токоферол, в частности, in vivo имеет потенциал в этом отношении. Это, однако, не означает, что этот потенциал отражает их первичную физиологическую роль in vivo, хотя их чувствительность к окислителям может вести к синдромам дефицита в связанных с окислительным стрессом болезнях. Кроме того, их способность участвовать в окислительно-восстановительных реакциях вероятно основная в любых дополнительных эффектах, которые они могут иметь. В этом смысле, токоферолы могут иметь более специфические функции.

Сильный аргумент против неспецифической антиоксиданта роли токоферолов - специфичность RRR-альфа-токоферола в растущем списке исследованных биохимических событий. Например, было обнаружено, что токоферол-связывающий и токоферол-транспортный протеины осуществляют селекцию RRR-альфа-токоферола из смеси стереоизомеров рацемического альфа-токоферола. Кроме того, альфа-токоферол специфически действует на передачу клеточных сигналов, вероятно, влияя на состояние фосфорилирования PKC-альфа. Этим, или другими связанными механизмами, альфа-токоферол также специфически изменяет экспрессию гена и имеет специфическую функцию в клетках мозжечка, участвующих в регулировании координнации движения. Наконец, альфа-токоферол вносит вклад в надлежащее развитие трофобластов у мышей.

Вследствие того, что очевидно имеются специфические альтернативные функции для альфа-токоферола, было бы неправильно заключить, что бета-, гамма - или дельта-токоферол физиологически бесполезны. Они могут иметь иные, пока еще неизвестные функции. Натрийуретический потенциал гамма-CEHC и селективное ингибирование циклооксигеназы токоферолом-гамма и гамма-CEHC, может быть первым намеком на эти свойства. Способность млекопитающих селективно сохранять и транспортировать RRR-альфа-токоферол, однако, указывает на важную роль этой молекулы. Поэтому, мы заключаем, что через 80 лет после открытия RRR-альфа-токоферола, пришло время предпринять более серьезное исследование, необходимое, чтобы определить, что делает витамин Е столь важным для человека.